ZKRATKA

Zasekanie pri tvárniacich nástrojoch je závažná forma adhézneho opotrebenia, pri ktorej vysoký tlak a trenie spôsobia zváranie povrchov formy a polotovaru, čo vedie k prenosu materiálu, poškodeniu a prevádzkovej poruche. Účinné riešenie zasekania vyžaduje systémový prístup, ktorý začína základným dizajnom a údržbou foriem. Hlavné riešenia zahŕňajú zabezpečenie správnej medzery medzi puncem a formou, leštenie povrchov na zníženie trenia, výber vhodných materiálov nástrojov a pokročilých protizasekových povlakov a aplikáciu vhodného mazania pri riadení rýchlosti stroja.

Čo je zasekanie a prečo vzniká pri tvárniacich nástrojoch?

Zadieranie je forma vážneho adhézneho opotrebования, ktoré vzniká, keď dve kovové plochy v kontakte pri súčasnom posúvaní zažijú vysoký tlak a trenie. Pri kŕžovacích operáciách sa tento jav môže rýchlo vyvinúť z malého problému na hlavnú príčinu výpadkov a poškodenia nástrojov. Na rozdiel od postupného abrazívneho opotrebования je zadieranie rýchly proces, pri ktorom sa mikroskopické výstupky, alebo nerovnosti, na povrchoch matrice a obrobku zlúčia dokopy. Tento proces je často označovaný ako forma „studeného zvárania“. Keď sa povrchy ďalej pohybujú, tento spoj praskne, čím dochádza k odtrhávaniu a prenášaniu materiálu z jedného povrchu na druhý, čo vytvára charakteristický výčnelok známy ako zadrenie.

Hlavnou príčinou zadierania je kombinácia trenia a adhézie na mikroskopické úrovni. Ako je vysvetlené v článku od Fractory , aj keď sa zdajú byť kovové povrchy hladké, majú nepravidelnosti. Pri obrovskom tlaku lisu na týchto nerovnostiach dôjde ku kontaktu, vzniká teplo a rozpadajú sa ochranné vrstvy oxidov. Keď je odkrytý čerstvý, reaktívny kov, môžu sa povrchy spojiť silnými kovovými väzbami. Toto prichytenie spôsobuje, že materiál sa odtrhne z menej pevného povrchu a usadí sa na pevnejšom, čím sa spustí cyklus zhoršujúceho sa poškodenia. Novovzniknutá adhézia spôsobuje ešte väčšie trenie, čo zrýchľuje opotrebovanie povrchu nástroja.

Niekoľko faktorov môže spustiť alebo zhoršiť tvorbu adhézií pri používaní liseovacích matríci. Porozumenie týmto spúšťačom je prvým krokom k účinnej prevencii. Materiály s vysokou tažnosťou a tendenciou k tvorbe pasívnych oxidových vrstiev, ako napríklad nehrdzavejúca oceľ a hliník, sú obzvlášť náchylné. Keď je táto vrstva poškodená, podkladový kov je veľmi reaktívny a náchylný na spojovanie. Kľúčové spúšťače zahŕňajú:

• Nedostatočné mazanie: Nedostatočné alebo nesprávne mazanie nevytvorí účinnú bariéru medzi posuvnými povrchmi, čo umožňuje priamy kontakt kovu s kovom.
• Vysoký kontaktový tlak: Excesívna sila, často spôsobená nesprávnym vôle diešťale alebo konštrukciou dielu, zvyšuje trenie a pravdepodobnosť zvárania nerovností navzájom.
• Podobné alebo mäkké materiály: Použitie podobných kovov pre diešťaľ aj polotovar zvyšuje riziko atómového viazania. Mäkšie materiály sa ľahšie deformujú, čo podporuje adhéziu.
• Nečistoty a kontaminácia: Malé kovové častice alebo iné nečistoty uväznené medzi povrchmi môžu pôsobiť ako abrazíva, odstraňovať ochranné vrstvy a spúšťať zadrhávanie.
• Excesívne teplo: Vysoké prevádzkové rýchlosti môžu generovať významné teplo, ktoré zmäkčuje materiály a zvyšuje ich sklony k lepeniu.

Proaktívne riešenia: Návrh diešťaľa, vôle a údržba

Než pristúpime k drahým povlakom alebo špecializovaným mazivám, najúčinnejšie a najudržateľnejšie riešenia pre zabraňovanie zaseknutiu spočívajú v základnom návrhu nástroja a starostlivé údržbe. Ako uvádzajú odborníci v MetalForming Magazine , je rozhodujúce riešiť základné mechanické príčiny. Ak je konštrukcia nástroja chybná, iné riešenia často len „pokrývajú problém“, aniž by ho skutočne odstránili. Proaktívny prístup zameraný na mechaniku poskytuje pevný základ pre bezproblémový lisovací proces.

Najdôležitejším faktorom pri prevencii zasekávania je stanovenie správneho vodivého priestoru medzi dierňovacím a strihacím nástrojom. Zatiaľ čo dizajnéri zvyčajne berú do úvahy hrúbku materiálu, niekedy prehliadajú skutočnosť, že plech sa hrubne v dôsledku rovinného stlačenia, najmä v hlbokých vytláčaných rohoch. Toto hrubnutie môže eliminovať plánovaný vodivý priestor, čo spôsobí, že nástroj materiál zovrie a výrazne zvýši trenie a tlak. Na vyrovnanie tohto javu je potrebné do zvislých stien vytláčaných rohov opracovať dodatočný vodivý priestor, aby sa umožnil tok materiálu. Pre výrobcov, ktorí sa sústreďujú na vysokopresné výsledky, je nevyhnutné využívať pokročilé simulačné CAE softvéry a rozsiahle odborné znalosti v riadení projektov. Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. zakomponovávajú tieto princípy do svojich automobilových tvárnic už od začiatku procesu návrhu, aby zabezpečili efektivitu a kvalitu komponentov pre OEM a dodávateľov prvej úrovne.

Okrem vôle má kľúčový význam aj povrchová úprava nástrojových komponentov. Leštenie a brousenie častí nástroja redukuje mikroskopické výstupky, ktoré spôsobujú zadieranie. Najlepším postupom je leštiť plochy rovnobežne so smerom pohybu pri prerušovaní, čo vyhladí dráhu materiálu polotovaru. Kvalita tohto leštenia by mala byť taká vysoká, ako keby sa komponent pripravoval na drahú povrchovú úpravu. Vo veľa prípadoch sú zlepšenia výkonu pripisované povlaku v skutočnosti výsledkom vynikajúcej prípravy povrchu potrebnej pre jeho aplikáciu. Preto dôsledný postup leštenia predstavuje nákladovo efektívnu preventívnu opatrenie.

Komplexná stratégiu údržby je nevyhnutná pre dlhodobú prevenciu. Tá zahŕňa sériu opakovateľných krokov, ktoré zabezpečujú, že nástroj zostane v optimálnom stave. Medzi kľúčové opatrenia pri údržbe patria:

1. Skontrolujte a nastavte vôle: Pravidelne merajte vzdialenosť medzi puncovacím nástrojom a matricou, pričom venujte zvláštnu pozornosť opotrebeniu v kritických oblastiach, ako sú oblúky vytvárania tvaru. Ako všeobecnú radu, Rolleri odporúča mierne zväčšiť vzdialenosť medzi matricou a nástrojom (napr. o 0,1 mm), čo niekedy môže znížiť problémy s mazaním.
2. Udržiavajte povrchovú úpravu: Zavedzte pravidelný harmonogram broušenia a leštenia povrchov matrice, ktoré ukazujú známky trenia alebo nálepu materiálu.
3. Zabezpečte ostrosť nástrojov: Zosilnené puncovacie nástroje a hrany matrice zvyšujú silu potrebnú na rezanie a tvorenie, čo zase generuje viac tepla a tlaku. Udržiavanie nástrojov ostrých je základným krokom pri znížení opotrebenia.

Pokročilé riešenia: Výber materiálu, kalenie a povrchové nátery

Keď sú zavedené správne postupy pri návrhu a údržbe nástrojov, vedný odbor materiálov ponúka ďalšiu úrovň ochrany proti zadrhnutiu. Starostlivým výberom, kalením a povlakmi nástrojových materiálov možno vytvoriť povrchy, ktoré sú odolné voči adhéznym silám spôsobujúcim zadrhnutie. Tieto pokročilé riešenia sú obzvlášť účinné pri tvárnení náročných materiálov, ako je nehrdzavejúca oceľ alebo hliník.

Jednou z najúčinnejších stratégií je použitie rozdielnych kovov pre komponenty, ktoré prichádzajú do kontaktu so šmykom. Ako je podrobne opísané 3ERP , materiály s rôznymi atómovými štruktúrami a stupňami tvrdosti majú menšiu tendenciu k tvorbe mikroskopických zvarov, ktoré vedú k zadrhnutiu. Napríklad použitie bronzového alebo mosadzného ložiskového plášťa s oceľovým dierňovacím nástrojom môže výrazne znížiť trenie a adhéziu. Pri výbere nástrojovej ocele je výber sorty s vyššou tvrdosťou a odolnosťou voči opotrebeniu silnejšou obranou proti počiatočným štádiám nabalovania materiálu.

Zpevňovacie materiálové úpravy ďalej zvyšujú odolnosť nástroja. Tieto procesy upravujú povrch ocele a vytvárajú extrémne tvrdú vonkajšiu vrstvu, pričom zachovávajú húževnatosť jadra. Bežné úpravy, ktoré sú účinné proti zadieraniu, zahŕňajú nitridáciu, karburizáciu a celkové kalenie tepelnou úpravou. Napríklad nitridácia difunduje dusík do povrchu ocele a vytvára tvrdé nitridové zlúčeniny, ktoré výrazne zvyšujú povrchovú tvrdosť a mazivosť, čím sťažuje prichytenie materiálu obrobku.

Pre najnáročnejšie aplikácie poskytujú protizadierové povlaky konečnú, robustnú bariéru. Tieto špecializované povrchové úpravy sú navrhnuté tak, aby znížili trenie a zabránili adhézii. Dôležité je vybrať povlak vhodný pre konkrétnu aplikáciu, pretože každý má odlišné vlastnosti a výhody.

Aj keď sú tieto materiálové riešenia veľmi účinné, mali by sa uvažovať až po dôkladnom vyriešení mechanických problémov, ako sú medzery a úprava povrchu. Predstavujú významnú investíciu a prinášajú najlepší výnos, keď sa aplikujú na zásadne správny návrh matrice.

Prevádzkové riešenia: Mazanie a nastavenie strojov

Zatiaľ čo konštrukcia a materiály tvoria základ prevencie zasekania, úpravy vykonané počas kĺzavého zdvihu poskytujú kritickú metódu riadenia v reálnom čase. Účinné mazanie a správne nastavenie stroja môžu ovplyvniť okamžité podmienky – trenie, teplo a tlak – ktoré vedú k zasekaniu. Tieto prevádzkové riešenia sú prvou líniou obrany pre obsluhu lisu na výrobnom priestore.

Mazanie je pravdepodobne najdôležitejším prevádzkovým faktorom. Kvalitné mazivo vytvára ochrannú vrstvu, ktorá zabraňuje priiemu kontaktu kovu s kovom, zníži trenie a pomáha odvádzať teplo. Kľúčové je použiť mazivo špeciálne navrhnuté pre proces tvárnenia a materiály, ktoré sa pri ňom používajú. Protizadrieňové zlúčeniny, ktoré často obsahujú tuhé častice ako grafit alebo meď, sú obzvlášť účinné pri prevencii zadierania pri vysokom tlaku. Je však nevyhnutné si uvedomiť, že mazanie môže byť len dočasným riešením, ak slúži iba na kompenzáciu problému vzniknutého napríklad nesprávnym nastavením medzery v nástroji. Preplávanie oblasti mazivom môže problém dočasne vyriešiť, ale môže spôsobiť problémy s údržbou čistoty a zvýšiť náklady, aniž by bolo odstránené základné mechanické zlyhanie.

Nastavenia stroja majú tiež významný vplyv. Zníženie frekvencie rázov lisy je jednoduchým a zároveň účinným spôsobom, ako bojovať proti zadrhávaniu. Pomalšie rýchlosti generujú menej tepla, čo dáva mazivám viac času na pôsobenie a znižuje tendenciu materiálu zmäkčiť sa a prilepiť sa. To je obzvlášť dôležité pri práci s materiálmi ako je nehrdzavejúca oceľ, ktorá sa rýchlo tvrdí deformáciou a počas tvárnenia generuje významné množstvo tepla.

Nakoniec je nevyhnutné udržiavať čisté prevádzkové prostredie. Praktická kontrolná karta, ktorú by mali operátori lisy dodržiavať pri zistení zadrhávania, môže pomôcť rýchlo diagnostikovať a vyriešiť problém:

• Skontrolujte mazanie: Je používané správne mazivo vo správnom množstve a na správnom mieste?
• Znížte rýchlosť stroja: Spomaľte frekvenciu rázov, aby ste znížili prevádzkovú teplotu.
• Vyčistite nástroje a obrobok: Uistite sa, že na povrchoch matrice alebo na prichádzajúcom materiáli nie sú žiadne nečistoty, triesky ani kontaminácie.
• Overte stav nástroja: Skontrolujte tupé hrany na razníkoch a matriciach, pretože zvyšujú tvárniaciu tlak a trenie.
• Nastavenie postupnosti nástrojov: Pri niektorých procesoch, ako je priečne strihanie, môže zmena postupnosti operácií na „mostíkovú“ postupnosť zabrániť hromadeniu materiálu a zabraňovať zadrhávaniu.

Komplexný prístup k odstráneniu zabraňovania

Účinné riešenie zabraňovania pri razeniach nie je o nájdení jediného zázračného riešenia, ale o implementácii viacvrstvovej, systematickej stratégie. Najúspešnejšie lisy si uvedomujú, že trvalé riešenia začínajú pevným základom v návrhu a údržbe matrice. Prioritou správneho clearance medzi razníkom a maticou, najmä v náročných ťažných rohoch, a dôsledne leštený povrchový úprava vždy poskytnú najväčší návrat investícií tým, že problém riešia na mechanickom základe. Až po dokonalom nastavení týchto základov by sa malo prejsť k pokročilejším riešeniam založeným na vede o materiáloch.

Výber rôznych materiálov, použitie zpevňovacích spracovaní ako napríklad nitridácia alebo investovanie do pokročilých povlakov ako je DLC môže poskytnúť potrebnú pevnosť povrchu pre náročné aplikácie. Ide o účinné nástroje, ktoré sú však najefektívnejšie pri zdokonaľovaní dobre navrhnutého nástroja, nie pri kompenzácii chybného. Nakoniec dôsledné prevádzkové postupy – vrátane správneho použitia lubrikantov vysokého výkonu a nastavenia rýchlosti strojov na riadenie tepla – zabezpečujú potrebnú reálnu kontrolu na zabránenie tvorbe zápalov. Integrovaním týchto stratégií môžu výrobcovia prejsť od reaktívneho odstraňovania porúch k proaktívnemu navrhovaniu stabilného a efektívneho procesu lisovania.

Často kladené otázky

1. Ako znížiť zápalovanie?

Na zníženie zasekávania je potrebný komplexný prístup. Začnite tým, že zabezpečíte správny priestor medzi dierňovacím nástrojom a zásterou a vybrousíte povrch zástery, aby ste minimalizovali trenie. Vyberte tvrdšie alebo odlišné nástrojové materiály a zvážte pokročilé povrchové úpravy alebo povlaky, ako napríklad TiCN alebo DLC. Provozne aplikujte vhodný protizasekávací mazivý prostriedok, znížte frekvenciu rázov stroja, aby ste znížili teplotu, a zabezpečte, aby boli zástera aj obrobok čisté a voľné od nečistôt.

2. Zabráni protizasekávací prostriedok zasekávaniu?

Áno, protizasekávacie zlúčeniny sú veľmi účinné pri predchádzaní zasekávaniu. Pôsobia ako výkonné mazivo, ktoré vytvára trvalú bariéru medzi kĺzajúcimi kovovými povrchmi. Táto vrstva odoláva vysokému tlaku a teplote a zabraňuje priamemu kontaktu kovu s kovom, ktorý vedie k mikroskopickému zváraniu a prenosu materiálu, charakteristickému pre zasekávanie.

3. Aká je príčina zasekávania?

Hlavnou príčinou zasekania je kombinácia trenia, vysokého kontaktového tlaku a adhézie medzi kĺzajúcimi kovovými povrchmi. Na mikroskopickom leveli sa navzájom dotýkajú výstupky (asperity) na povrchoch, pretrhnú ochranné oxidačné vrstvy a zvárajú sa dokopy. Keď sa povrchy ďalej pohybujú, tento spoj sa roztrhne, čím sa materiál prenáša z jedného povrchu na druhý a vzniká postupne väčšie poškodenie.

4. Ako zastaviť zasekanie závitov na nerezových spojovacích prvok?

Aj keď sa tento článok zameriava na raznícke diely, princípy prevencie zasekania závitov sú podobné. Najúčinnejšími metódami sú naniesenie protizávesového maziva na závity pred montážou a spomalenie rýchlosti utiahnutia. Použitie elektrických náradí na vysokej rýchlosti generuje výrazné teplo, ktoré je hlavnou príčinou zasekania pri nerezových spojovacích prvkoch. Použitie ručných nástrojov alebo elektrických nástrojov s regulovanou rýchlosťou výrazne zníži riziko.